Александр Юркин
Директор по развитию бизнеса, глава спец. проектов: аутстафф/аутсорс
21.06.2024

MES-системы: функции, внедрение и перспективы развития

В современном производственном процессе конкурентоспособность и стабильность бизнеса напрямую зависят от уровня автоматизации и эффективности. MES-системы представляют собой инструмент для улучшения и автоматизации процессов на предприятиях. С их помощью реализуются функции, направленные на повышение производительности, сокращение расходов и улучшение качества выпускаемой продукции. В статье рассмотрим каждую из функции, преимущества и успешные кейсы внедрения MES-систем.

Что такое MES-системы?

MES (Manufacturing Execution Systems) программные системы, предназначенные для управления и контроля производственных процессов на предприятии. Они обеспечивают сбор данных, мониторинг производственных операций, планирование и отслеживание функциональных показателей.

Системы MES (Manufacturing Execution Systems) были впервые разработаны в 1990-х годах для мониторинга и управления производственными процессами. С течением времени они эволюционировали и стали сложными платформами, включающими в себя разные аспекты производства.

Зачем нужна MES-система для управления производством?

MES-системы осуществляют контроль за производственными процессами на предприятии. Ниже перечислены основные задачи:
1
Мониторинг
Следит за ходом производственных процессов, контролирует выполнение планов и сроков производства, отслеживает состояние оборудования и инструментов.

2
Сбор данных
Собирает информацию о продукции, производственных операциях, оборудовании, материалах, трудозатратах и других аспектах производства.

3
Планирование
Помогает оптимизировать расписание производственных операций, учитывая ресурсы, сроки исполнения заказов, потребности заказчиков и другие факторы.
4
Управление качеством
Обеспечивает контроль качества выпускаемой продукции, отслеживает соответствие стандартам качества, помогает выявлять и устранять дефекты.

5
Управление техническим обслуживанием
Планирует и контролирует техническое обслуживание и ремонт оборудования, предотвращает аварийные ситуации и сбои в работе.

6
Управление запасами
Отслеживает уровень запасов материалов и компонентов, помогает оптимизировать закупки и складское хозяйство.

7
Отчетность и анализ
Предоставляет данные о производственной деятельности, позволяет анализировать процессы, выявлять узкие места и принимать управленческие решения.

Функции MES в производственном процессе

  • Точное календарное планирование и планирование производственных операций: позволяет уменьшить время цикла производства и повысить производительность.
  • MES автоматически управляют информационными потоками, связанными с производственным процессом, что уменьшает время на обработку документов и улучшает управление производством.
  • MES-системы отслеживают состояние и распределение ресурсов, что позволяет оперативно реагировать на изменения и уменьшить затраты на производство.

Виды MES-систем

MES-системы можно классифицировать по типу производства:
1
Непрерывное производство
Представляет собой непрерывные технологические процессы, организованные в виде производственных линий, участков, цехов или целых предприятий. Примеры таких производств включают металлургию, химические процессы, производство бумаги и пленок, нефтепереработку и другие процессы непрерывного производства.

2
Дискретное производство
Процесс, в котором исходный материал проходит через конечное число технологических и сборочных операций, определяемых сигналами двухпозиционных датчиков. Этот тип преобладает в машиностроении, приборостроении, легкой промышленности, производстве мебели, упаковок и в фармацевтической отрасли.

Архитектура MES-систем

Архитектура MES представляет собой комплексный подход к автоматизации производственных процессов. MES-система обеспечивает непрерывное взаимодействие между управляющим компьютером и различными устройствами на производстве, такими как машины, роботы, склады и т.д.
1
Управляющий слой
Центральная часть системы, которая отвечает за сбор, обработку и анализ данных о производственных процессах. В управляющем слое размещаются серверы и базы данных, на них хранятся все данные о производстве.
2
Интерфейсный слой
Интерфейс, через который пользователи имеют доступ к информации о состоянии производства и могут управлять процессами через различные приложения и веб-приложения.
3
Уровень управления
На этом уровне предполагается принятие решений на основе анализа данных, собранных в управляющем слое. Здесь определяются графики производства, распределяются ресурсы и устанавливаются приоритеты производственных задач.

4
Уровень управления устройствами (Device Layer)
Отвечает за взаимодействие с промышленными устройствами и оборудованием, такими как датчики, контроллеры, машины и роботы. Осуществляется сбор данных о состоянии оборудования и передача информации в управляющий слой для анализа.
5
Уровень связи (Communication Layer)
Обеспечивает связь между управляющим и интерфейсным слоем, а также между уровнем управления и уровнем управления устройствами. Используются различные протоколы связи, такие как OPC, MQTT, Modbus и др.

Внедрение MES-системы

Для выбора оптимальной системы существуют три основных подхода внедрения: готовые решения, “коробки” с доработкой и разработка программного обеспечения с нуля. Каждая из этих видов имеет преимущества и недостатки, выбор зависит от конкретных потребностей и целей предприятия.
  • Готовое решение (коробочное) MES-системы
    Система c необходимыми функциями для управления производственным процессом. Это наиболее простой и быстрый способ внедрения MES, поскольку не требует дополнительных разработок или настройки.
  • MES-системы с доработкой
    Готовое решение, которое уже включает в себя основные функции, но может быть настроена и доработана для конкретных потребностей предприятия. Вариант для предприятий, которые имеют уникальные требования к производственному процессу и требуют дополнительных функций. Может быть настроена для конкретной отрасли или типа производства.

  • Разработка MES-системы с нуля
    Вариант для предприятий, которые имеют уникальные требования к производственному процессу и требуют создания системы под их потребности. Разработка с нуля MES может быть более дорогостоящей и требовать больше времени, но обеспечивает полную адаптацию системы к конкретным потребностям предприятия.

Внедрение MES включает в себя следующие этапы:
  • Планирование: определение целей и задач внедрения MES.
  • Анализ: исследование текущего производственного процесса и определение потребностей внедрения MES.
  • Разработка решения.

  • Внедрение: реализация MES-системы и настройка ее параметров.
  • Тестирование: проверка MES-системы ее функциональности.
  • Опытно-промышленная эксплуатация.
  • Оценка эффективности.

Оценка эффективности внедрения MES-системы

Анализ результата внедрения MES включает в себя мониторинг производительности, качества и издержек:
  • Во время мониторинга производительности отслеживается эффективность работы оборудования, скорость выполнения производственных задач и выявляются простои и задержки.

  • Мониторинг качества позволяет убедиться в том, что внедрение MES не только увеличивает производительность, но также обеспечивает высокое качество производимой продукции. Этот показатель включает в себя контроль за соответствием стандартам качества, снижение количества брака и увеличение удовлетворенности клиентов.

  • Анализ издержек выявляет факторы, влияющие на затраты предприятия и идентифицирует возможности для их снижения. С помощью MES оптимизируется использование ресурсов, управление запасами.

Важно правильно выбрать методы оценки и показатели эффективности, чтобы получить полное представление о влиянии MES на производственные процессы и результаты компании.

Преимущества от создания MES-системы

Внедрение MES-системы позволяет предприятиям значительно повысить эффективность производства, качество продукции и прозрачность всех производственных процессов. Это дает ощутимые конкурентные преимущества и способствует росту бизнеса.

  • Улучшение планирования и управления производством:
    • Оптимизация планов за счет более точного учета производственных мощностей, сроков и потребностей.
    • Эффективное использование ресурсов благодаря оптимальному распределению задач и загрузки оборудования.
    • Повышение качества расписания выполнения операций за счет учета всех производственных факторов.
  • Повышение производительности:
    • Более точный контроль и управление производственными операциями позволяет сократить простои, ускорить производственные циклы и увеличить выпуск продукции.
    • Автоматизация рутинных задач и оперативное реагирование на изменения повышают эффективность производственных процессов.
  • Улучшение качества продукции
    • Предоставление операторам подробных инструкций по выпуску продукта и контролю его качества.
    • Сбор и анализ данных о производстве позволяет оперативно выявлять дефекты и принимать меры для их предотвращения.
    • Повышение стабильности производственных процессов и снижение брака.
  • Повышение трассируемости и отслеживаемости
    • Детальная фиксация каждого шага в производственном процессе.
    • Быстрое выявление и устранение проблем, предотвращение возможных выбраковок продукции.
    • Обеспечение соответствия требованиям законодательства и стандартам качества.

Перспективы развития MES

Внедрение MES-системы позволяет предприятиям значительно повысить эффективность производства, качество продукции и прозрачность всех производственных процессов. Это дает ощутимые конкурентные преимущества и способствует росту бизнеса.

  • Интеграция с технологиями Индустрии 4.0
    Технологии Индустрии 4.0 относятся к цифровой трансформации в производственной отрасли, которая связана с использованием современных технологий и концепций, таких как интернет вещей, облачные вычисления, искусственный интеллект, аналитика данных, автоматизация и многие другие. Интеграция MES с технологиями Индустрии 4.0, такими как Интернет вещей (IoT), цифровые двойники, облачные вычисления и другие, позволяет значительно улучшить эффективность производства. MES может собирать данные с различных устройств и систем, анализировать их в реальном времени, предсказывать возможные сбои и проблемы, и принимать автоматические решения для их предотвращения.
  • Использование искусственного интеллекта и машинного обучения
    Технологии ИИ позволяют анализировать большие объемы данных, выявлять скрытые закономерности и тренды, оптимизировать производственные процессы и принимать прогнозные решения. Например, с помощью ИИ и МО MES может предсказывать спрос на продукцию, оптимизировать план производства, управлять запасами и складскими запасами, а также улучшать качество и производительность производства.
  • Облачные решения MES
    Позволяют предприятиям осуществлять более гибкое и масштабируемое управление производственными процессами, обеспечивать доступ к данным из любой точки мира, снижать затраты на оборудование и обслуживание, а также обеспечивать безопасность и надежность данных.

Интеграция MES и ERP

MES (Manufacturing Execution System) и ERP (Enterprise Resource Planning) две различные системы, которые используются в производственных предприятиях для управления и оптимизации бизнес-процессов.

ERP - это интегрированная система управления предприятием, которая позволяет управлять всеми бизнес-процессами компании на одной централизованной платформе. ERP включает в себя функции по управлению финансами, управлению заказами, управлению запасами, управлению персоналом и другими бизнес-процессами.

Для эффективной работы MES-системы на предприятии необходимо тесное взаимодействие с корпоративной ERP-системой. В стандартном варианте MES и ERP-системы настраивают канал обмена информацией по следующим направлениям:
1
Ввод и формирование нормативно-справочной информации (НСИ): MES-система обновляет нормативно-справочную информацию из ERP-системы, что обеспечивает актуальность и единообразие данных.

2
Планирование производства: MES получает производственные задачи и планы из ERP-системы, что позволяет координировать производственный процесс и обеспечивать выполнение задач.
3
Производственный учет: MES-система отслеживает и записывает производственные операции, а также обновляет информацию в ERP-системе, что обеспечивает точность и актуальность данных о производстве.
4
Складской учет: MES-система получает информацию о складе из ERP-системы и обновляет информацию о складе, что обеспечивает точность и актуальность данных о запасах и доставке.
5
Сбыт: MES-система получает информацию о продажах из ERP-системы и обновляет информацию о продажах, что обеспечивает точность и актуальность данных о сбыте и потреблении продукции.

MES и ERP могут взаимодействовать между собой, обмениваясь информацией о заказах, производственных операциях, материалах и других аспектах производства. Вместе они обеспечивают комплексное управление производственными процессами и эффективное использование ресурсов предприятия.

Кейс внедрения MES-системы

Компания LeanTech успешно решила проблему заказчика из нефтегазовой промышленности. Он оказался в трудной ситуации после ухода зарубежного вендора MES-системы с рынка России из-за санкций в 2022 году. Не имея подходящих альтернатив на рынке, заказчик обратился к LeanTech с запросом о внедрении новой MES-системы. Было предложено два варианта решения проблемы: использование готового решения MES-системы или разработку системы с нуля. После детального анализа производственных процессов и уникальных потребностей, было принято решение разработать MES-систему с нуля.
Специалисты LeanTech провели тщательный анализ производственных процессов заказчика, чтобы понять его уникальные требования. На основе анализа разработано подробное техническое задание на создание MES-системы. Перед внедрением проведена опытно-промышленная эксплуатация системы, чтобы убедиться в ее соответствии требованиям. Далее, сотрудники заказчика прошли обучение по работе с новой MES-системой, чтобы обеспечить ее эффективное использование. LeanTech обеспечила постоянную техническую поддержку и сопровождение внедренной MES-системы.

Пошагово проведён анализ производства, подготовлено техническое задание, осуществлена опытно-промышленная эксплуатация и обеспечено обучение персонала. Компания оказывает поддержку клиенту, обеспечивая бесперебойную работу системы.
Производительность предприятия выросла на 6%, затраты на персонал были сокращены на 17%, а капитализация компании за год увеличилась на 45%. Эти результаты подтверждают успешное решение проблемы заказчика.

Заключение


MES-системы - это незаменимый инструмент для оптимизации производственных процессов и управления всем циклом производства. Для успешного внедрения MES необходимо провести анализ, выбрать оптимальный подход внедрения и оценить эффективность работы системы. Интеграция MES с ERP и использование новых технологий, таких как искусственный интеллект и облачные решения, открывают новые перспективы развития и помогают компаниям достичь новых уровней эффективности производства.


Leantech специализируется на разработке и внедрении MES-систем. Эксперты проведут предпроектное обследование и подготовят качественное предложение по разработке и внедрению.

Вы получите инновационное решение, которое поможет сократить издержки, повысить производительность и обеспечить бесперебойную и прозрачную работу вашего производства.